ј
Ѕ ¬
√ ƒ
≈ ∆
« »
Ћ
ћ Ќ
ќ ѕ
– —
“ ”
‘ ’
÷ „
Ў Ё
ё я
–еферат: –озробка п≥дсилювача
–озробка п≥дсилювача
ѕринцип д≥њ п≥дсилювача базуЇтьс¤ на перетворенн≥ енерг≥њ джерела живленн¤ в енерг≥ю сигналу. ќсновну функц≥ю перетворювача енерг≥њ в п≥дсилювач≥ виконуЇ активний п≥дсилювальний елемент, здатний з невеликою вх≥дною енерг≥Їю керувати значно б≥льшою енерг≥Їю джерела живленн¤.
ћ≥н≥мальну частину п≥дсилювача, що збер≥гаЇ основну функц≥ю - здатн≥сть п≥дсилювати сигнали, - називають каскадом п≥дсиленн¤. аскад п≥дсиленн¤ складаЇтьс¤ з п≥дсилювального елементу (деколи дек≥лькох елемент≥в) ≥ ланцюг≥в, що забезпечують заданий режим елементу ≥ зг≥дн≥сть з джерелом сигналу ≥ навантаженн¤.
ѕо типу п≥дсилювальних елемент≥в п≥дсилювач≥ д≥л¤тьс¤ на транзисторн≥, лампов≥, параметричн≥, магн≥тн≥, квантов≥ та ≥нш≥. Ќайб≥льш ун≥версальними ≥ широко використовуваними Ї транзисторн≥ п≥дсилювач≥. ѕо потужност≥ п≥дсилювальних сигнал≥в розр≥зн¤ють каскади п≥дсилюванн¤ слабких ≥ сильних коливань. ¬ п≥дсилювачах слабких сигнал≥в ампл≥туда коливань займаЇ малу д≥л¤нку вольт-амперноњ характеристики п≥дсилювального елементу. “ому так≥ п≥дсилювач≥ Ї л≥н≥йними. ¬ п≥дсилювачах сильних сигнал≥в використовуЇтс¤ б≥льша частина характеристики п≥дсилювального елементу, часто з в≥дс≥чкою струму. ѕотужн≥сть в такому режим≥ близька до максимальноњ, ≥ тому так≥ п≥дсилювач≥ називаютьс¤ п≥дсилювачами потужност≥.
ѕ≥дсилювач≥ низькоњ частоти використовуютьс¤ дл¤ п≥дсиленн¤ неперервних пер≥одичних сигнал≥в, частотний спектр ¤ких лежить в межах дес¤тк≥в герц до дес¤тк≥в к≥логерц.
ќсновн≥ характеристики ≥ показники п≥дсилювач≥в:
1) оеф≥ц≥Їнт п≥дсиленн¤ показуЇ, у ск≥льки раз≥в напруга, струм або потужн≥сть вих≥дного сигналу перевищуЇ вх≥дний сигнал.
[1].
2) јмпл≥тудно-частотна характеристика (ј„’) - залежн≥сть модул¤ коеф≥ц≥Їнта п≥дсиленн¤ в≥д частоти.
3) ‘азо-частотна характеристика (‘„’). - залежн≥сть аргументу коеф≥ц≥Їнту п≥дсиленн¤ в≥д частоти.
4) ƒ≥апазон п≥дсиленн¤: , де - частота верхнього зр≥зу, - частота нижнього зр≥зу (це частоти, при ¤ких коеф≥ц≥Їнт п≥дсиленн¤ дос¤гаЇ ).
5) ¬х≥дний ≥ вих≥дний оп≥р п≥дсилювача:
ѕ≥дсилювач можна розгл¤дати ¤к активний чотирьохполюсник, до вход≥в ¤кого п≥дключен≥ джерело вх≥дного сигналу ≥ навантаженн¤. ƒжерело вх≥дного сиганлу маЇ вх≥дний оп≥р. «≥ сторони виходу п≥дсилювач представлений у вигл¤д≥ генератора напруги з ≈–— ≥ внутр≥шн≥м опором. «в≥дси:
6) оеф≥ц≥Їнт гармон≥к (коеф≥ц≥Їнт спотворенн¤) - показуЇ, на ск≥льки процент≥в зм≥нивс¤ сигнал на виход≥. , де - гармон≥ка. ¬≥н вводитьс¤ за рахунок того, що транзистор маЇ нел≥н≥йну вх≥дну характеристику.
¬ дан≥й курсов≥й робот≥ ми розгл¤даЇмо RC-каскад п≥дсилювача (резистивний каскад, каскад з реостатно-Їмн≥сним звТ¤зком). ¬≥н складаЇтьс¤ з одного нел≥н≥йного елемента (транзистора) та пасивних R, C елемент≥в, ¤к≥ призначен≥ дл¤ звТ¤зку нел≥н≥йного елементу з джерелом вх≥дного сигналу, з навантаженн¤м, з блоком живленн¤. ѕасивн≥ елементи каскаду надають останньому певних властивостей. ѕ≥дсилювач може складатись з дек≥лькох каскад≥в, ¤к правило вони зТЇднан≥ м≥ж собою посл≥довно.
ƒл¤ нормального режиму роботи транзистора необх≥дно, щоб допустима напруга м≥ж колектором ≥ ем≥тером вибраного транзистора перевищувала напругу живленн¤, що п≥дводитьс¤ до каскаду.
ƒруге сп≥вв≥дношенн¤ забезпечуЇ частотну незалежн≥сть крутост≥ транзистора в межах робочого д≥апазону частот, третЇ гарантуЇ роботу транзистора без проблем.
ћ≥й тип транзистора - ћѕ116. …ого дов≥дков≥ параметри:
.
є 07 - дв≥ останн≥ цифри номеру зал≥ковоњ книжки.
;
;
;
;
¬х≥дн≥ дан≥:
(вх≥дна напруга)
(оп≥р джерела сигналу)
(вих≥дна напруга)
(Їмн≥сть навантаженн¤)
(частота верхнього зр≥зу)
(частота нижнього зр≥зу)
(д≥апазон робочих частот)
(оп≥р навантаженн¤)
% (температурна нестаб≥льн≥сть)
(частота, на ¤к≥й дор≥внюЇ одиниц≥)
–озрахуЇмо значенн¤ крутост≥ транзистора, вз¤вши , де - струм спокою колектора, - максимальний струм колектора.
ѕри розрахунку будемо користуватис¤ середн≥м геометричним значенн¤м: (так ¤к значенн¤ розкидане).
«г≥дно означенн¤ . ƒл¤ цього нам потр≥бно знати . ¬ибравши , розрахуЇмо .
¬иберемо з д≥апазону робочих температур. ƒл¤ кремн≥Ївих транзистор≥в . ¬з¤вши з дов≥дкових даних , одержимо .
. ¬≥зьмемо . «в≥дси . .
¬ибравши оп≥р бази ≥ враховуючи допустиму температурну нестаб≥льн≥сть , Ї сенс визначити ≥ спад напруги на ньому .
. .
¬х≥дний оп≥р каскаду:
.
ќск≥льки (з принципу роботи транзистора), то
“ак ¤к ≥ , ¤ вибрала третю схему.
–озгл¤немо призначенн¤ елемент≥в RC-каскаду.
“ранзистор VT1 —лужить дл¤ перетворенн¤ енерг≥њ джерела живленн¤ в енерг≥ю корисного сигналу. –озд≥лова Їмн≥сть служить дл¤ того, щоб пост≥йна складова з колектора транзистора не поступала в навантаженн¤. ќп≥р служить опором навантаженн¤ транзистора по пост≥йн≥й складов≥й. ¬≥н впливаЇ на коеф≥ц≥Їнт п≥дсиленн¤ каскаду. Ћанка називаЇтьс¤ ланкою температурноњ стаб≥л≥зац≥њ режиму роботи транзистора. ¬она використовуЇтьс¤ дл¤ того, щоб робоча точка завжди перебувала на л≥н≥йн≥й д≥л¤нц≥ характеристики. Ќа ц≥й схем≥ ми бачимо два джерела сигналу. “ут зм≥щенн¤ робочоњ точки дос¤гаЇтьс¤ без базового под≥льника напруги.
≤снують так≥ режими роботи транзистора: A, B, AB, C, D.
–ежим роботи A забазпечуЇ знаходженн¤ робочоњ точки на середин≥ робочоњ д≥л¤нки. ÷ей режим не економ≥чний через те, що при в≥дсутност≥ сигналу на вход≥ в кол≥ бази ≥ колектора буде прот≥кати струми , ¤ким в≥дпов≥дають напруги , а це означаЇ, що в≥д джерела живленн¤ ми будемо споживати потужн≥сть , ¤ка понижуЇ коеф≥ц≥Їнт корисноњ д≥њ каскаду. . «ате такий режим даЇ малий коеф≥ц≥Їнт спотворень.
–ежим роботи ¬ характеризуЇтьс¤ в≥дсутн≥стю пост≥йноњ напруги зм≥щенн¤ на базу транзистора. ѕри подач≥ сигналу прот≥каЇ лише половина пер≥оду напруги сигналу. “ому виникають велик≥ нел≥н≥йн≥ спотворенн¤ сигналу . …ого недол≥ком Ї те, що виникають спотворенн¤ типу сходинка (зниканн¤ в≥дТЇмного п≥впер≥оду сигналу). утом в≥дс≥чки називають половину пер≥оду, на прот¤з≥ ¤кого прот≥каЇ струм. .
–ежим ј¬ Ї пром≥жковий м≥ж ј ≥ ¬ режимами. ут в≥дс≥чки Ї в≥д 0 до 90, . ¬икористовуЇтьс¤ в п≥дсилювачах, де коеф≥ц≥Їнт нел≥н≥йних спотворень не Ї вагомим фактором.
–ежими роботи — ≥ D використовуютьс¤ в ≥мпульсн≥й техн≥ц≥.
RC-каскади п≥дсиленн¤ працюють в режим≥ роботи ј (режим малого сигналу).
–≥ст приводить до значного спаду на ньому напруги ≥ ¤к насл≥док, до нерац≥онального зростанн¤ напруги , а зменшенн¤ - до зниженн¤ вх≥дного опору каскаду по зм≥нному струму.
ќп≥р навантаженн¤ транзистора по зм≥нному струму визначаЇтьс¤ паралельним включенн¤м резистора ≥ екв≥валентного опору зовн≥шнього навантаженн¤ .
“ак ¤к то необх≥дне значенн¤ повинно задов≥льн¤ти наступну умову: .
ѕаразитна Їмн≥сть , ¤ка шунтуЇ активне навантаженн¤ каскаду на верхн≥х частотах (зг≥дно екв≥валентних схем), визначаЇтьс¤ з формули: , де Їмн≥сть монтажу . я вибрала . “ому . «в≥дси . . ќтже .
«наючи ми можемо знайти
.
“очки на ¬ј’, ¤к≥ в≥дпов≥дають вибраним пост≥йним значенн¤м струм≥в ≥ напруг транзистора, називаютьс¤ робочими точками Ѕ“.
ѕоложенн¤ навантажувальноњ пр¤моњ на вих≥дних ¬ј’ б≥пол¤рного транзистора визначаютьс¤ опором резистора та напругою джерела живленн¤ , ¤к≥ потр≥бно вибрати так, щоб ц¤ пр¤ма проходила нижче в≥д кривоњ, ¤ка в≥дпов≥даЇ максимальн≥й потужност≥ транзистора , та не перевищувала максимально допустимих значень напруги ≥ струму колектора . ¬иход¤чи з цього оп≥р повинен складати , ¤к в нас ≥ вийшло.
¬ режим≥ роботи ј координати робочоњ точки визначаютьс¤ так: . «в≥дси . повинно лежати в межах . можна визначити з сп≥вв≥дношенн¤ , . «в≥дси напруга живленн¤ , , . “ак ¤к розрахунок ведетьс¤ по трет≥й схем≥, то можна знайти так:. «в≥дси.
¬ дан≥й схем≥ вив≥д робочоњ точки на середину л≥н≥йноњ характеристики транзистора зд≥йснюЇтьс¤ за допогою джерела . ¬изначимо ≈–— цього джерела. «а схемою “евел≥на [6, 106]. ƒл¤ перев≥рки: . [6, 107].
ќтже, виконуЇтьс¤ перша вимога дл¤ нормальноњ роботи транзистора.
–еактивн≥ елементи RC-каскаду (розд≥лова Їмн≥сть ≥ блокуюча ем≥терна Їмн≥сть) велик≥ ≥ викликають зниженн¤ п≥дсиленн¤ на нижн≥х частотах, тобто завал ј„’ в област≥ нижн≥х частот.
–озд≥лова Їмн≥сть пог≥ршуЇ передачу низькочастотного сигналу з колектора транзистора у навантаженн¤ .
™мн≥сть , шунтуючи , усуваЇ ¬««, посл≥довний по струму в межах робочого д≥апазону частот, але з≥ зменшенн¤м частоти њњ шунтуючий вплив зменшуЇтьс¤, ≥ ¬««, ¤кий при цьому виникаЇ, знижуЇ п≥дсиленн¤, тобто по¤вл¤Їтьс¤ додатковий завал ј„’ в област≥ нижн≥х частот.
¬иберемо наступн≥ Їмност≥: [2, cт.115] «в≥дси визначимо ; ; .
–озрахуЇмо коеф≥ц≥Їнт п≥дсиленн¤ каскаду:
- коеф≥ц≥Їнт п≥дсиленн¤.
¬есь граф≥к залежност≥ в≥д можна розбити на III частини: в област≥ Ќ„ ≥стотний вплив маЇ , в област≥ —„ не зм≥нюЇтьс¤ (не залежить в≥д ); в област≥ ¬„ сильно впливаЇ паразитна Їмн≥сть . ќтже, можна записати 3 формули дл¤ в≥дображенн¤ ј„’. ќбласть Ќ„ Ї [0; 20] √ц, область ¬„ Ї 20 к√ц ≥ б≥льше.
«г≥дно екв≥валентних схем RC-каскаду дл¤ —„: ; RC-каскаду дл¤ ¬„: ;
f
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Ku
48.7
47.2
46.2
45.2
43.7
40.7
37.8
35.3
f
200000
1000000
5000000
Ku
18.9
3.9
0.8
јчх в област≥ Ќ„: ;
f
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Ku
0
7.1
13.9
20.3
25.8
30.6
34.6
38.1
40.9
f
90
100
110
120
130
140
150
300
350
Ku
41.3
42.1
42.9
44
44.5
47.8
48
48.7
49.8
якщо визначити смугу пропусканн¤ зг≥дно ј„’ дл¤ ¬„, то ; (так ¤к - найменше).
ќтже, теоретично визначен≥ частоти верхнього та нижнього зр≥з≥в майже сп≥впадають з заданими.
ƒл¤ покращенн¤ властивостей RC-каскаду можна провести ¬„ корекц≥ю ≥ Ќ„ корекц≥ю. “ак ¤к Їмност≥ велик≥, ¤ вважаю, що краще провести Ќ„ корекц≥ю, тобто ввести додатков≥ посл≥довно (елементи розвТ¤зуючого ф≥льтру). ; де - величина струму спокою у кол≥ колектора. [2,ст.135] .
“акож можна провести ¬„-корекц≥ю, а саме ¬„-колекторну корекц≥ю. ƒл¤ цього посл≥довно з опором п≥дключаЇмо ≥ндуктивн≥сть . ¬ нас утворюЇтьс¤ паралельний коливальний контур (з Їмн≥стю ). ѕот≥м п≥дбираЇмо таке значенн¤ , що . . ј це значно розширюЇ смугу пропусканн¤ ≥ зб≥льшуЇ коеф≥ц≥Їнт п≥дсиленн¤ на верхн≥х частотах.
«начна частина елемент≥в електронних пристроњв використовуЇ дл¤ своЇњ роботи електричну енерг≥ю пост≥йного струму. ƒжерелом пост≥йного струму можуть служити гальван≥чн≥ елементи, акумул¤тори, термоелектрогенератори, електромашини пост≥йного струму ≥ випр¤мл¤ч≥.
Ќайб≥льш поширеним джерелом пост≥йного струму Ї випр¤мл¤ч - пристр≥й, ¤кий перетворюЇ зм≥нний струм в пост≥йний.
¬ипр¤мл¤ч в б≥льшост≥ випадк≥в складаЇтьс¤ з таких елемент≥в: силовий трансформатор (або автотрансформатор), ¤кий служить дл¤ п≥вищенн¤ або пониженн¤ напруги мереж≥ до потр≥бноњ величини; схеми випростуванн¤, ¤к≥ складаютьс¤ з одного або дек≥лькох вентил≥в, що волод≥ють односторонньою пров≥дн≥стю струму ≥ виконують основну функц≥ю випростувача - перетворенн¤ зм≥нного струму у пост≥йний; згладжуючого ф≥льтру, що зменшуЇ пульсац≥ю випр¤мленого струму. ¬ схему випростувача можуть входити також р≥зн≥ допом≥жн≥ елементи, ¤к≥ призначен≥ дл¤ регулюванн¤ випр¤мленоњ напруги, включенн¤ ≥ виключенн¤ випростувача, захисту випростувача в≥д пошкодженьпри порушенн¤х нормальноњ роботи та ≥н.
Ќапруга при нагрузц≥ джерела живленн¤ може зм≥нюватись недивл¤чись на використанн¤ згладжуючого ф≥льтру. ÷е по¤снюЇтьс¤ тим, що при згладженн≥ пульсац≥њ ф≥льтром зм≥нюЇтьс¤ т≥льки зм≥нна складова випр¤мленоњ напруги, а величина пост≥йноњ складовоњ може зм≥нитись при коливанн¤х напруги в мереж≥ ≥ при зм≥н≥ струму навантаженн¤. ƒл¤ одержанн¤ необх≥дноњ величини використовуютьс¤ стаб≥л≥затори напруги.
—таб≥л≥затором пост≥йноњ напруги називають пристр≥й, ¤кий п≥дтримуЇ автоматично ≥ з потр≥бною точн≥стю пост≥йну напругу на навантаженн≥ при зм≥н≥ дестаб≥л≥зуючих фактор≥в в обумовлених межах.
1) Ќапруга на вход≥ стаб≥л≥затора: . «г≥дно рекомендац≥њ вибираЇмо: . «найдемо : «в≥дси Ќом≥нальна ≥ максимальна напруга на вход≥ стаб≥л≥затора: «находимо максимальну напругу на вход≥ стаб≥л≥затора , при м≥н≥мальному струм≥ навантаженн¤. , де - величина внутр≥шнього опору випр¤мл¤ча
2) ¬изначаЇмо максимальну напругу на д≥л¤нц≥ колектор-ем≥тер регулюючого транзистора: . ћаксимальна потужн≥сть на регулюючому транзистор≥: , де - максимальний струм колектора регулюючого транзистора: . ¬иход¤чи з одержаних значень , вибираЇмо сл≥дуючий тип регулюючого транзистора: √“403¬.
3) ƒл¤ вибору типу стаб≥л≥трона, що використовуЇтьс¤ в ¤кост≥ джерела опорноњ напруги, знаходимо величину потр≥бноњ опорноњ напруги по формул≥: ¬ибиремо стаб≥л≥трон ƒ814ј, що маЇ ”мова виконуЇтьс¤.
4) ќп≥р резистора в кол≥ стаб≥л≥затора знаходимо з виразу: ƒл¤ ƒ814ј . ¬ибираЇмо оп≥р —трум ћаксимальна потужн≥сть, що розс≥юЇтьс¤ на резистор≥ : ¬ибираЇмо резистор: ћЋ“-0.125; .
5) –озрахуЇмо оп≥р под≥льника. «адаЇмс¤ струмом под≥льника ¬ибиремо 7 мј. «находимо загальний оп≥р под≥льника: –озрахуЇмо м≥н≥мальний ≥ максимальний коеф≥ц≥Їнт передач≥ под≥льника.
ќп≥р ; ¬ибираЇмо “од≥ зм≥нний оп≥р
«вичайно, в ¤кост≥ п≥дсилювальних транзистор≥в в стаб≥л≥заторах використовуютьс¤ малопотужн≥ транзистори з “аким вимогам задов≥льн¤Ї транзистор ћѕ26ј.
|